JP5390979B2 - Motor unit for electric power steering and electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング用モータユニット及びこれを備える電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering motor unit and an electric power steering apparatus including the same.
車両に搭載される電動パワーステアリング装置EPS(Electric Power-Steering System)は、操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの信号に応じて電動モータの出力を制御させ操舵トルクに加えるアシストトルクを適宜に調整させる電動パワーステアリング用モータユニット(以下、モータユニットと呼ぶ。)と、操舵トルクにアシストトルクを加えた出力トルクを発生させるギヤボックスとから構成される。かかる電動パワーステアリング装置は、トルクセンサの信号に応じて電動モータをドライブさせ、操縦者の操縦意図に応じたアシストトルクを与えることにより、車両に設けられた操縦ハンドルの操作性を快適にさせる装置である。 An electric power steering system EPS (Electric Power-Steering System) mounted on a vehicle appropriately controls a torque sensor for detecting steering torque and assist torque applied to the steering torque by controlling the output of the electric motor according to the torque sensor signal. An electric power steering motor unit (hereinafter, referred to as a motor unit) to be adjusted to a gearbox, and a gear box that generates an output torque obtained by adding an assist torque to a steering torque. Such an electric power steering device drives an electric motor in accordance with a signal from a torque sensor, and gives an assist torque according to a driver's intention to operate, thereby making the operability of a steering handle provided in the vehicle comfortable. It is.
モータユニットは、パワー半導体素子から成り電動モータをPWM(Power Width Modulation)方式で制御させるフルブリッジ回路と、当該パワー半導体素子に制御信号を出力させフルブリッジ回路の出力電力を調整させる制御基板とを配したモータ制御装置が設けられる。かかるモータ制御装置は、フルブリッジ回路等のパワー半導体素子を備えるため、ヒートシンク等の放熱体が必要とされる。しかし、当該放熱体の機能を十分に発揮させるためには、モータ制御装置の放熱体の配置位置を選ぶこととなり、それ故、当該モータ制御装置は、モータユニットの筐体から離れた位置に配置されるのが一般的であった。かかる場合、モータユニットに内蔵される電動モータとモータユニットから独立して配置されるモータ制御装置とはハーネスによって電気的接続が行なわれるため、当該ハーネスによって生じる電圧降下、及び、組立作業の煩雑化、これらに伴い、生産コストの高騰に繋がるとの問題が指摘されていた。 The motor unit includes a full bridge circuit that includes a power semiconductor element and controls the electric motor by a PWM (Power Width Modulation) method, and a control board that outputs a control signal to the power semiconductor element and adjusts the output power of the full bridge circuit. An arranged motor control device is provided. Since such a motor control device includes a power semiconductor element such as a full bridge circuit, a heat radiator such as a heat sink is required. However, in order to fully demonstrate the function of the radiator, the position of the radiator of the motor control device is selected. Therefore, the motor controller is arranged at a position away from the housing of the motor unit. It was common to be done. In such a case, since the electric motor built in the motor unit and the motor control device arranged independently of the motor unit are electrically connected by the harness, the voltage drop caused by the harness and the complicated assembly work. Along with these problems, it has been pointed out that the production cost will rise.
そこで、近年の電動パワーステアリング装置にあっては、これらの問題を回避させる種々の検討が為されている。以下、その一例について紹介する。 Therefore, various studies for avoiding these problems have been made in recent electric power steering devices. An example is introduced below.
特開2004−320835号公報(特許文献1)には、電動油圧式パワーステアリング装置(特許請求の範囲における電動パワーステアリング装置)が紹介されている。かかる電動油圧式パワーステアリング装置は、モータ部及び制御装置部(これらの構成によって、特許請求の範囲における電動パワーステアリング用モータユニットが構成される)を備え、モータ部は制御装置部の一方の面に固定される。制御装置部は、二つの筐体部品によって構成されるハウジングを備え、ハウジングには、モータに適宜な電力を供給させるパワー半導体素子、入力電力のノイズを低減させるフィルター回路、パワー半導体素子を駆動制御させる制御基板が収容されている。また、ハウジングの内部には、ベアリングが設けられ、モータ部の出力シャフトが回動自在に軸支され、制御装置部(ハウジング)の他方の面では、出力シャフトをハウジングの外部へ突出させ、当該出力シャフトが油圧装置に接続される。 Japanese Patent Laying-Open No. 2004-320835 (Patent Document 1) introduces an electro-hydraulic power steering device (electric power steering device in claims). Such an electrohydraulic power steering apparatus includes a motor unit and a control unit (the configuration constitutes an electric power steering motor unit in the claims), and the motor unit is one surface of the control unit. Fixed to. The control device section includes a housing composed of two housing parts. The housing controls a power semiconductor element that supplies appropriate electric power to the motor, a filter circuit that reduces noise of input power, and drive control of the power semiconductor element. A control board is accommodated. In addition, a bearing is provided inside the housing, and the output shaft of the motor unit is pivotally supported. On the other surface of the control unit (housing), the output shaft protrudes to the outside of the housing. The output shaft is connected to the hydraulic device.
しかしながら、特許文献1に係る技術では、制御基板、この他、フィルター回路,フルブリッジ回路等を構成するパワー半導体素子等の構成全てをハウジングに収容させているため、ハウジングが非常に大きなものとされる。従って、かかる大きなハウジングにベアリングを取付けなければならないので、組立て作業の煩雑化を招き、更に、生産ラインにおける固定治具の大型化を招くとの問題が生じる。 However, in the technique according to Patent Document 1, since the housing includes all the components such as the control board and the power semiconductor elements constituting the filter circuit, the full bridge circuit, etc., the housing is very large. The Accordingly, since the bearing must be attached to such a large housing, there arises a problem that the assembling work is complicated, and further, the fixing jig in the production line is enlarged.
また、ハウジングの内部にベアリングが固定されるため、ベアリングの取替え又は修繕を行なう場合、制御基板等を収容させたハウジングを分解させてから作業を行なわなければならず、ベアリングの取替作業又は修繕作業が煩雑になるとの問題が生じる。更に、かかるハウジングでは、電動パワーステアリング装置のギヤボックスから取り外しただけではベアリングを目視できないため、故障の原因がハウジングのベアリングであるか否かの判断を容易に行うことができない。 Also, since the bearing is fixed inside the housing, when replacing or repairing the bearing, the work must be performed after the housing containing the control board or the like is disassembled. There is a problem that the work becomes complicated. Further, in such a housing, the bearing cannot be visually observed only by being removed from the gear box of the electric power steering apparatus, and therefore it is not possible to easily determine whether or not the cause of the failure is the bearing of the housing.
本発明は上記課題に鑑み、組立作業の簡素化と、ベアリングの取替作業又は修繕作業の簡素化とを実現させ得る電動パワーステアリング用モータユニット及び電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electric power steering motor unit and an electric power steering device capable of realizing simplification of assembly work and simplification of bearing replacement work or repair work.
上記課題を解決するため、本発明では次のような電動パワーステアリング用モータユニットの構成とする。即ち、内蔵された回転子の回動動作に応じて駆動軸に駆動トルクを発生させる電動モータと、パワー半導体素子を具備するものであって入力された電力を変換して前記電動モータを駆動させるための駆動電力を出力する電力変換部と、前記パワー半導体素子が実装されたパワー素子用基板と、前記パワー素子用基板を収容させるモータ側ブラケットと、前記モータ側ブラケットに装着され前記駆動軸を回動自在に軸支させる軸受と、前記モータ側ブラケットから独立した状態で設けられ前記パワー半導体素子の制御信号を出力させる制御基板と、を備える電動パワーステアリング用モータユニットにおいて、In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration of an electric power steering motor unit. That is, an electric motor that generates a drive torque on the drive shaft in accordance with the rotation of the built-in rotor and a power semiconductor element that converts the input electric power and drives the electric motor. A power conversion unit that outputs drive power for power supply, a power element substrate on which the power semiconductor element is mounted, a motor side bracket that accommodates the power element substrate, and the drive shaft that is mounted on the motor side bracket. In a motor unit for electric power steering, comprising: a bearing that is pivotally supported; and a control board that is provided independently of the motor side bracket and outputs a control signal of the power semiconductor element.
前記ベアリングを収容させるベアリングホルダーは、前記モータ側ブラケットのうちギヤボックス構造部との当接面に形成され、前記ギヤボックス構造部との当接面からモータ側へ向かって前記ベアリングを装着させており、The bearing holder for housing the bearing is formed on a contact surface with the gear box structure portion of the motor side bracket, and the bearing is mounted from the contact surface with the gear box structure portion toward the motor side. And
前記パワー素子用基板は、接着樹脂またはグリスを介して前記モータ側ブラケットに積層され、The power element substrate is laminated on the motor side bracket via an adhesive resin or grease.
前記接着樹脂または前記グリスは、前記モータ側ブラケットの材質及び前記パワー素子用基板の材質よりも弾性係数が高いことを特徴とする電動パワーステアリング用モータユニット。The motor unit for electric power steering, wherein the adhesive resin or the grease has a higher elastic coefficient than the material of the motor side bracket and the material of the power element substrate.
好ましくは、前記制御基板と前記パワー素子用基板との間には、入力電力を中継させる電路と前記電路に介挿された電路用回路とから成る配電部を備えていることとする。Preferably, a power distribution unit including an electric circuit for relaying input power and an electric circuit for insertion inserted in the electric circuit is provided between the control board and the power element board.
好ましくは、前記パワー素子用基板は、絶縁性を有する金属セラミック基板と前記金属セラミック基板に積層されたプリント配線とを含んでいることとする。Preferably, the power element substrate includes an insulating metal ceramic substrate and a printed wiring laminated on the metal ceramic substrate.
好ましくは、前記金属セラミック基板は、材質が窒化アルミ又はアルミナとされることとする。Preferably, the metal ceramic substrate is made of aluminum nitride or alumina.
また、本発明では次のような電動パワーステアリング装置の構成としても良い。即ち、上述した電動パワーステアリング用モータユニットと、操縦ハンドルの回動動作に応じた操舵トルクへ前記アシストトルクを加えるギヤボックスと、を備えることとする。In the present invention, the following electric power steering apparatus may be configured. That is, the electric power steering motor unit described above and a gear box that adds the assist torque to the steering torque according to the turning operation of the steering handle are provided.
本発明に係る電動パワーステアリング用モータユニットによると、ベアリングを取り付けるモータ側ブラケットが小型化されるので、当該ベアリングの取付作業が容易となる。また、モータ側ブラケットが小型化されるので、電動パワーステアリング用モータユニットの装置全体が小さくなり、生産ラインにおける固定治具の小型化を実現できる。 According to the motor unit for electric power steering according to the present invention, the motor-side bracket to which the bearing is attached is miniaturized, so that the work for attaching the bearing is facilitated. Further, since the motor side bracket is downsized, the entire apparatus of the motor unit for electric power steering is reduced, and the downsizing of the fixing jig in the production line can be realized.
また、モータ側ブラケットに取り付けられるベアリングは、当該モータ側ブラケットの外部から取付られるので、制御基板等の煩雑な分解作業を行なうことなく、当該ベアリングの取り外し作業が可能となる。 In addition, since the bearing attached to the motor side bracket is attached from the outside of the motor side bracket, the bearing can be removed without performing complicated disassembly work such as a control board.
更に、本発明に係る電動パワーステアリング装置によると、当該電動パワーステアリング装置から電動パワーステアリング用モータユニットを取り外しただけで、ベアリングの状態を目視することが可能となり、これにより、モータ側ブラケットに固定されたベアリングの故障判断が容易となる。 Furthermore, according to the electric power steering device according to the present invention, it is possible to visually check the state of the bearing just by removing the motor unit for electric power steering from the electric power steering device, thereby fixing to the motor side bracket. It is easy to determine the failure of the bearing.
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して説明する。図1に示す如く、車両CARは、シャーシに設けられた前輪FT及び後輪RTを備え、前輪FRに舵角を与えることにより、車体のヨーイングの姿勢を制御する。かかる前輪FRは、ラックRCKが設けられ、当該ラックRCKの軸動動作に応じて操舵される。また、近年の車両には、前後輪を車速に応じて操舵させる、所謂、4WS(4Wheel Steering)を採用したものも広く普及している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the vehicle CAR includes a front wheel FT and a rear wheel RT provided in the chassis, and controls the yawing posture of the vehicle body by giving a steering angle to the front wheel FR. The front wheel FR is provided with a rack RCK and is steered according to the axial movement operation of the rack RCK. In recent years, vehicles employing so-called 4WS (4 Wheel Steering) in which front and rear wheels are steered according to the vehicle speed are also widely used.
図示の如く、電動パワーステアリング装置(特許請求の範囲における従動装置)を搭載させた車両CARは、車載バッテリBTTと車速センサVMUとECU1(Engine Control Unit/Electric Control Unit)とハンドル装置HDMと電動パワーステアリング装置200とイグニッションリレーIGとピニオンギヤボックスSGBとから構成される。
As shown in the figure, a vehicle CAR equipped with an electric power steering device (a driven device in claims) includes an in-vehicle battery BTT, a vehicle speed sensor VMU, an ECU 1 (Engine Control Unit / Electric Control Unit), a steering device HDM, and electric power. The
車載バッテリBTTは、充電可能なバッテリパックから成り、12〜24V程度の電圧を出力させる。尚、かかるバッテリパックは、その電池の種類を問うものではない。 The in-vehicle battery BTT is composed of a rechargeable battery pack and outputs a voltage of about 12 to 24V. Such a battery pack does not ask the type of the battery.
車速センサVMUは、車輪回転センサ又は路面からの反射波を検出するセンサ等を用いて車速に関する情報を電気信号に変換させる。尚、本実施の形態に係る車両CARでは、車速センサVMUの情報がECU1へと送信される。 The vehicle speed sensor VMU converts information related to the vehicle speed into an electrical signal using a wheel rotation sensor or a sensor that detects a reflected wave from the road surface. In the vehicle CAR according to the present embodiment, information on the vehicle speed sensor VMU is transmitted to the ECU 1.
ECUは、内燃機関を搭載する車両の場合(Engine Control Unit)と呼ばれ、電気自動車の場合(Electric Control Unit)と呼ばれるのが一般的である。但し、本実施の形態にあっては、これらの相違によって区別されるものでなく、車速VMUから受けた速度情報に基づき、電動パワーステアリング装置200へ所望の信号を送信させる。また、かかるECU1は、この他、車両内に設置されたセンサの情報を受信し、車両CARの動作制御に関する適宜な処理を行なう。近年、ECUは、各センサに設けられ、CAN(Control Area Network)によって各センサの情報を互いに共有できるようになっている。尚、後述するが、本実施の形態では、電動パワーステアリングユニット100にも、当該装置を制御させるためのECUが搭載されている。
The ECU is generally called an “engine control unit” for a vehicle equipped with an internal combustion engine, and is generally called an “electric control unit” for an electric vehicle. However, the present embodiment is not distinguished by these differences, and a desired signal is transmitted to the electric
ハンドル装置HDMは、ドライバシートに設けられ、ドライバの操舵意図に応じた操舵トルクを電動パワーステアリング装置200へと伝達させる。また、当該ハンドル装置HDMには、イグニッションキーが設けられ、当該イグニッションキーが回動されると、イグニッションリレーIGがON状態に切換わり、内燃機関の場合には、セルモータが駆動され、電気自動車の場合には、車輪用モータの制御回路又は他の装置の制御回路が起動され、スタンバイ状態に切換わる。
The handle device HDM is provided on the driver seat and transmits a steering torque according to the driver's steering intention to the electric
電動パワーステアリング装置200は、図示の如く、トルクセンサTSと減速ギヤボックスWGBと電動パワーステアリング用モータユニット100とを主構成要素とし、当該電動パワーステアリング用モータユニット(以下、モータユニットと呼ぶ。)100は、ECU2と電動モータEMとを主構成要素としている。尚、電動パワーステアリング装置200及びモータユニット100については、その詳細な構成及び動作について追って説明することとする。
As shown in the figure, the electric
ピニオンギヤボックスSGBは、ラックRCKに形成された歯と伝達シャフトCSHに固定されたピニオンギヤとが歯合され、伝達シャフトCSHの回転運動をラックRCKの軸方向運動へと変換させる。尚、伝達シャフトCSHには、ユニバーサルジョイントが適宜に設けられ、電動パワーステアリング装置200から付与された出力トルクを円滑にピニオンギヤボックスSGBへと伝達させる。
In the pinion gear box SGB, the teeth formed on the rack RCK and the pinion gear fixed to the transmission shaft CSH are engaged with each other, and the rotational motion of the transmission shaft CSH is converted into the axial motion of the rack RCK. The transmission shaft CSH is appropriately provided with a universal joint to smoothly transmit the output torque applied from the electric
かかる構成を具備する車両CARは、操縦者によってハンドル装置HDMが操舵されると、ECU2では、トルクセンサTSの信号及びECU1からの速度情報に基づいて電動モータEMをドライブさせ、これにより、電動パワーステアリング装置200では、操縦者による操舵トルクにアシストトルクが加えられ、当該操縦者の操舵意図に応じた出力トルクを発生させる。このとき、車両CARでは、かかる出力トルクがラックRCKに軸方向の力を与えるため、タイヤに加わる負荷の状態に関わらず、操縦者の操舵意図に応じた舵角が前輪FTに与えられ、操縦者によるハンドル操作の負担を軽減させ、操作性の向上が図られる。
In the vehicle CAR having such a configuration, when the steering device HDM is steered by the driver, the ECU 2 drives the electric motor EM based on the signal from the torque sensor TS and the speed information from the ECU 1, thereby In the
図2は、本実施の形態に係るコラム式の電動パワーステアリング装置が示されている。かかる電動パワーステアリング装置200は、シャフト210及びシャフトケース220及びトルクセンサ収容部230及び信号端子240及びギヤボックス250(図1における減速キヤボックスWGB)から成る本体部と、当該本体部に固定されるモータユニット100とから構成される。以下、シャフト210の軸心を軸方向とすると、当該軸方向のギヤボックス250が配される側をリア側DRと称し、当該リア側DRの反対側をフロント側DFと称することとする。尚、フロント側DFには、伝達シャフトCSHを介してピニオンギヤボックスPGWが接続され、リア側DRには、ハンドル装置HDMが接続される。
FIG. 2 shows a column type electric power steering apparatus according to the present embodiment. Such an electric
シャフト210は、円柱状の棒体を成し、フロント側シャフト211及びリア側シャフト212と図示されないトーションバーとから構成される。フロント側シャフト211は、雄ネジ211a及びスプライン211bが形成され、リア側シャフト212にもスプラインが形成されている。また、シャフト210は、ハンドル装置HMDから操舵トルクが入力されると、当該操舵トルクに応じた捩り角がトーションバーに与えられる。更に、フロント側シャフト211及びリア側シャフト212には、各々に略中空状のセンサーシャフトが固定されている。当該センサーシャフトは、突合せ面の断面積を捩り方向に変化させる溝が形成され、トーションバーの捩れ角に応じて軸回転方向の相対運動を生じさせ、当該突合せ断面の断面積を変化させる。尚、トーションバー及びセンサーシャフトの機構は、シャフトケース220及びトルクセンサ収容部230の内部に格納されている。
The shaft 210 forms a cylindrical bar, and includes a front side shaft 211 and a
トルクセンサ収容部230は、センサーシャフトの突合せ部が内部に配置されている。かかるセンサーシャフトは、一方に一次コイルが軸着され、他方に二次コイルが軸着されている(図示なし)。また、当該一次コイル及び二次コイルは、信号端子240に接続され、図示されない信号ケーブルを介してモータユニット100に接続される。即ち、一次コイルに電圧が印加され且つトーションバーに捩れ角が発生すると、二次コイルではセンサーシャフトによって磁束変化が生じるので、信号端子240の二次コイル側の端子からは、かかる捩れ角を示す誘起電圧がモータユニット100へ出力される。
In the torque sensor housing portion 230, the butting portion of the sensor shaft is disposed inside. Such a sensor shaft has a primary coil pivotally attached to one side and a secondary coil pivotally attached to the other (not shown). The primary coil and the secondary coil are connected to the signal terminal 240 and connected to the
ギヤボックス250は、図示の如く、ギヤ側ブラケット252が一体的に形成され、ボルトナットB/Nを用いてモータユニット100を固定させている。図3を参照し、ギヤボックス250の内部構造について説明する。同図には、図2にて説明したA−A断面を矢線方向に観察した断面図が示されている。かかるギヤボックス250は、ウォーム収容部251と平ウォーム収容部252とが一体的に形成されている。
As shown in the figure, the gear box 250 is integrally formed with a gear side bracket 252, and the
ウォーム収容部251は、モータユニット100の動作に連動して回動する入力シャフト253を備えている。当該入力シャフト253は、ウォームギヤ253gが形成され、ベアリング254a,254bによって回動自在に軸支される。
The worm housing portion 251 includes an input shaft 253 that rotates in conjunction with the operation of the
平ウォ−ム252gは、ウォームギヤ253gと同一モジュールの歯が形成され、当該ウォームギヤ253gに歯合される。平ウォーム収容部252は、中心部にリア側シャフト212が軸着され、当該リア側シャフト212は、平ウォーム252gの動作に連動して回動する。
The flat worm 252g is formed with teeth of the same module as the worm gear 253g and meshes with the worm gear 253g. The flat worm housing portion 252 has a
ギヤボックス250は、リア側シャフト212に操舵トルクが加えられると、トーションバーの捩り変形に応じてトルクセンサから信号を出力させ、モータユニット100に駆動トルクの出力を要求する。そして、モータユニット100から駆動トルクが出力されると、モータユニット100、ウォームギヤ253gを回動させ、平ウォーム252gにアシスト力を与える。かかるアシスト力は、平ウォーム252gを介してフロント側シャフト211にアシスト力を加え、これにより、ギヤボックス250のフロント側シャフト211では、操縦者からの操舵トルクに当該アシストトルクが加えられ、これにより、適宜な出力トルクが発生する。
When a steering torque is applied to the
図4は、モータユニット100の回路構成が示されている。尚、同図には、トルクセンサTSの構成が便宜的に示されている。図示の如く、モータユニット100の回路構成は、電動モータEMと、電力変換部175を構成するフルブリッジ回路と、制御基板に実装された制御回路151と、電路用回路とから成り、この他、適宜な電気的素子が必要に応じて設けられる。
FIG. 4 shows a circuit configuration of the
電動モータEMは、リレー回路180を介してフルブリッジ回路に接続される。かかる電動モータEMは、リレー回路180の動作に応じてフルブリッジ回路から駆動電力が印加される。また、リレー回路180は、中央処理回路151bによって制御され、電動モータEMに出力する駆動電力の許可/不許可を規定する。即ち、電動モータEMは、リレー回路180がON状態のとき、フルブリッジ回路によって駆動され、リレー回路180がOFF状態のとき、フルブリッジ回路からの駆動電力が断たれる。 The electric motor EM is connected to the full bridge circuit via the relay circuit 180. The electric motor EM is applied with driving power from a full bridge circuit according to the operation of the relay circuit 180. The relay circuit 180 is controlled by the central processing circuit 151b and regulates permission / non-permission of the driving power output to the electric motor EM. That is, the electric motor EM is driven by the full bridge circuit when the relay circuit 180 is in the ON state, and the driving power from the full bridge circuit is cut off when the relay circuit 180 is in the OFF state.
フルブリッジ回路175(特許請求の範囲における電力変換部)は、パワー半導体素子175a〜175dを具備し、各々のインバータ部に出力ラインが設けられている。かかる出力ラインは、一方がリレー回路180を介して端子Tm1に接続され、他方が端子Tm2に接続される。パワー半導体素子175a〜175dは、ゲート端子を有するMOSFET又はIGBT等が用いられる。パワー半導体素子175a〜175dには、ゲート端子を保護するセラミックコンデンサ,ツェナーダイオード等が適宜に設けられる。パワー半導体素子175a〜175dは、ゲート端子に制御信号が入力されると、通過電流によって発熱される。尚、本実施の形態にあっては、直流電力による電圧値は約50V程度に昇圧されている。そのため、これに応じた熱量がパワー半導体素子で発生することとなる。かかるフルブリッジ回路は、入力された直流電力を変換して駆動電力を出力させ、先の如く、駆動電力を電動モータEMへ供給させる。尚、特許請求の範囲における電力変換部は、フルブリッジ回路に限定されるものでなく、例えば、インバータ回路であっても良く、この他、上述したパワー半導体素子を用いて電力変換を行なうものであれば良い。 The full bridge circuit 175 (power conversion unit in the claims) includes power semiconductor elements 175a to 175d, and an output line is provided in each inverter unit. One of the output lines is connected to the terminal Tm1 via the relay circuit 180, and the other is connected to the terminal Tm2. As the power semiconductor elements 175a to 175d, MOSFETs or IGBTs having gate terminals are used. The power semiconductor elements 175a to 175d are appropriately provided with a ceramic capacitor, a Zener diode, and the like that protect the gate terminal. The power semiconductor elements 175a to 175d are heated by the passing current when a control signal is input to the gate terminal. In the present embodiment, the voltage value by the DC power is boosted to about 50V. Therefore, the amount of heat corresponding to this is generated in the power semiconductor element. Such a full bridge circuit converts the input DC power to output the driving power and supplies the driving power to the electric motor EM as described above. The power conversion unit in the claims is not limited to a full bridge circuit, and may be, for example, an inverter circuit. In addition, the power conversion unit performs power conversion using the power semiconductor element described above. I just need it.
パワー半導体素子175kは、入力電路を中継させる電路に接続される。かかるパワー半導体素子175kは、ドライブ回路151dの制御信号に応じて駆動され、ある場面では、電源端子Vbに印加される入力電力をフィルター回路144に中継させ、他の場面では、フィルター回路に対する入力電力の供給を遮断させる。
The
制御回路151は、フルブリッジ回路から物理的に独立した状態で設けられ、当該フルブリッジ回路で発生した熱の影響を受けない位置に設置される。かかる制御回路151は、図示の如く、トルクセンサ検出回路151aと中央処理回路151bと動作監視回路151cとドライブ回路151dとサーマル検出回路151eと過電流検出回路151fとCAN通信回路とから構成される。トルクセンサ検出回路151aは、トルクセンサTSの両コイル間に生じた電位差を検出し、中央処理回路151bへ出力させる。CAN通信回路は、速度情報をECUから受信し、この他、必要な情報を双方向に通信する。ドライブ回路151dは、パワー半導体素子175a〜175d,175kを駆動させる制御信号を各々出力させる。サーマル検出回路151e及び過電流検出回路151fは、サーミスタ175e,シャント抵抗175fからの信号を受け取り、各々の基準値を超えた場合に警告信号を中央処理回路151bへと出力させる。中央処理回路151bは、トルクセンサTSの信号及び速度情報に基づいて制御信号を出力させる。かかる制御信号は、パワー半導体素子175a〜175d,175kを各々駆動させる。尚、中央処理回路151bには、複数のフェールセーフ機能が設けられている。例えば、サーマル検出回路151e又は過電流検出回路151fから異常の状態を示す信号が入力されると、中央処理回路151bでは、制御信号の出力を停止させ、電動モータEMの駆動を停止させる。また、中央処理回路151bには、動作監視回路151cが双方向通信可能に接続されている。かかる動作監視回路151cは、中央処理回路151bと同様の演算処理を実行させ、かかる処理結果を所定タイミング毎に中央処理回路151bへ出力させる。このとき、中央処理回路151bでは、自己の処理結果と動作監視回路151cからの処理結果とが一致する場合にのみ制御信号を出力させ、双方の処理結果が不一致な場合には、当該制御信号の出力を停止させる。即ち、中央処理回路151bでは、動作監視回路151cの処理結果に対して差異が生じると、自己の処理結果に誤りが生じたと判断し、電動モータEMの動作を停止させることとなる。尚、トルクセンサ検出回路151a,ドライブ回路151d,サーマル検出回路151e,過電流検出回路151f,CAN通信回路等は、適宜なICによって構成され、中央処理回路151b及び動作監視回路151cは、CPUこの他メモリ回路等を具備するマイコン,DSPによって構成される。即ち、制御回路115として構成される電気的素子は、全てが弱電電力によって駆動され、パワー半導体素子のような大電力を必要としない。 The control circuit 151 is provided in a state that is physically independent from the full bridge circuit, and is installed at a position that is not affected by the heat generated in the full bridge circuit. As shown in the figure, the control circuit 151 includes a torque sensor detection circuit 151a, a central processing circuit 151b, an operation monitoring circuit 151c, a drive circuit 151d, a thermal detection circuit 151e, an overcurrent detection circuit 151f, and a CAN communication circuit. The torque sensor detection circuit 151a detects a potential difference generated between both coils of the torque sensor TS and outputs it to the central processing circuit 151b. The CAN communication circuit receives speed information from the ECU and communicates necessary information bidirectionally. The drive circuit 151d outputs control signals for driving the power semiconductor elements 175a to 175d and 175k. The thermal detection circuit 151e and the overcurrent detection circuit 151f receive signals from the thermistor 175e and the shunt resistor 175f, and output a warning signal to the central processing circuit 151b when the respective reference values are exceeded. The central processing circuit 151b outputs a control signal based on the signal of the torque sensor TS and the speed information. Such control signals drive the power semiconductor elements 175a to 175d, 175k, respectively. The central processing circuit 151b is provided with a plurality of fail safe functions. For example, when a signal indicating an abnormal state is input from the thermal detection circuit 151e or the overcurrent detection circuit 151f, the central processing circuit 151b stops outputting the control signal and stops driving the electric motor EM. In addition, an operation monitoring circuit 151c is connected to the central processing circuit 151b so that bidirectional communication is possible. The operation monitoring circuit 151c executes the same arithmetic processing as the central processing circuit 151b, and outputs the processing result to the central processing circuit 151b at every predetermined timing. At this time, the central processing circuit 151b outputs a control signal only when its own processing result and the processing result from the operation monitoring circuit 151c match, and when both processing results do not match, the central processing circuit 151b outputs the control signal. Stop output. That is, if a difference occurs in the processing result of the operation monitoring circuit 151c, the central processing circuit 151b determines that an error has occurred in its processing result and stops the operation of the electric motor EM. The torque sensor detection circuit 151a, the drive circuit 151d, the thermal detection circuit 151e, the overcurrent detection circuit 151f, the CAN communication circuit, etc. are configured by appropriate ICs, and the central processing circuit 151b and the operation monitoring circuit 151c are the CPU and others. It is composed of a microcomputer and DSP having a memory circuit and the like. In other words, all the electrical elements configured as the control circuit 115 are driven by weak electric power, and do not require high power as in a power semiconductor element.
尚、上述した電路用回路は、本実施の形態の場合、フィルター回路144とリレー回路180とから構成される。また、電路とは、直流電力が印加される電源端子Vbからフルブリッジ回路に至る電源ライン177aと、フルブリッジ回路からグランド端子GNDに至る電源ライン177bと、フルブリッジ回路と電動モータEMとを接続させる出力ライン177c,177dとを含むものとする。 In the present embodiment, the circuit for electric circuit described above includes a filter circuit 144 and a relay circuit 180. The electric circuit connects the power supply line 177a from the power supply terminal Vb to which the DC power is applied to the full bridge circuit, the power supply line 177b from the full bridge circuit to the ground terminal GND, and the full bridge circuit and the electric motor EM. Output lines 177c and 177d to be included.
フィルター回路144は、直流電力が入力される端子Vbからフルブリッジ回路迄の電路177aに介挿される。かかるフィルター回路144は、コンデンサ,リアクトル,抵抗,等の電気的素子が適宜に設けられる。 The filter circuit 144 is inserted in the electric circuit 177a from the terminal Vb to which DC power is input to the full bridge circuit. The filter circuit 144 is appropriately provided with electrical elements such as a capacitor, a reactor, and a resistor.
尚、電路用回路とは、リレー回路180又はフィルター回路144のうち少なくとも一つの回路が存在しているのであれば、その構成が満足されるものとする。例えば、フィルター回路144が無い場合であっても、リレー回路180によって電路用回路が形成されるものとし、フィルター回路144しか存在しない場合には、かかる回路を以って電路用回路を成すものとする。即ち、電路用回路とは、図示の如く、電路177a〜177dに接続された回路を指す。 Note that the circuit configuration is satisfied if at least one of the relay circuit 180 and the filter circuit 144 exists. For example, even when there is no filter circuit 144, an electric circuit is formed by the relay circuit 180. When only the filter circuit 144 exists, the electric circuit is formed by such a circuit. To do. That is, the circuit for the electric circuit indicates a circuit connected to the electric circuits 177a to 177d as illustrated.
図5乃至図7は、本実施の形態に係るモータユニット100の構成が示されている。図示の如く、モータユニット100は、電動モータEMと中底面120とドライブシャフト114とパワー素子用基板170と配電部140と制御基板を内蔵させた制御装置150とから構成される。尚、同図中の矢線方向DHを放熱方向とし、矢線方向DMをモータ方向として以下説明する。
5 to 7 show the configuration of the
電動モータEMは、本実施の形態においてブラシモータが用いられ、具体的には、回転子111aと永久磁石111eとモータカバー160とコミュテータ111cとブラシアセンブリ111bとから構成される。回転子111aは、スリットの内部にコイルが捲回され、電力変換部175から駆動電力が印加されると、当該回転子111aの内部にて磁束の状態を変化させる。モータカバー160は、略円筒体とされており、内部に回転子111aを収容させる。また、当該モータカバー160には、内壁に永久磁石が極性を交互にした状態で配列される。コミュテータ111cは、回転子111aに固定され、円筒表面に導体領域と絶縁領域とを交互に配列させ、且つ、電流の極性を領域毎に反転させる。当該導通領域は、回転子111aのコイルと電気的に接続される。ブラシアセンブリ111bは、図示の如く、内部に複数のブラシ素子112を配置させている。かかるブラシアセンブリ111bの筐体は、絶縁性材料によって形成され、ブラシ素子112に導通する配線が一体形成されている。
The electric motor EM uses a brush motor in the present embodiment, and specifically includes a rotor 111a, a permanent magnet 111e, a
図6に示す如く、電動モータEMは、アセンブルされると、ブラシ素子112の各々の接面とコミュテータ111cの表面とが接触している。従って、ブラシ素子112に駆動電力が印加されると、コイルに生じた磁力によって回転子111aが回転し、これに伴って、コミュテータ111cも回転する。このとき、回転子111aは、コイルに流れる電流がコミュテータ111cによって転流され、当該回転子111aの回転動作が維持される。かかる電動モータEMは、内蔵された回転子111aの回動動作に応じて、駆動軸114に駆動トルクを発生させる。
As shown in FIG. 6, when the electric motor EM is assembled, the contact surfaces of the
駆動軸114は、図示の如く、回転子111aに固定され、当該回転子111aが駆動されると、駆動トルクを出力させる。かかる駆動軸114は、一端がモータ方向DMの軸受機構162によって支持され、他端(放熱側DH)が後述するベアリングBRによって支持されることとなる。そして、駆動軸114の放熱側DHには、雄側のスプライン114aが形成され、雌側のスプラインを形成させたソケットSCを介して入力シャフト253に接続される。
As shown in the figure, the
パワー素子用基板170は、電力変換部175、即ち、パワー半導体素子175a〜175d,175kを実装させている。また、サーミスタ175e、シャント抵抗175fを実装させても良い。かかる素子は、パワー半導体素子175a〜175dの近くに配置されることで、その機能を発揮させる。また、本実施の形態では、更に、制御用鉛直端子176及び電路用鉛直端子177を適宜に配列させている。
The
モータ側ブラケット130は、図示の如く有底状の円筒体とされ、ブラケット部131と、ケース固定片132とが一体的に形成されている。ブラケット部131は、ボルト穴131aが形成され、ギヤ側ブラケット252とボルトナットB/Nによって固定される。また、ケース固定片132は、雌ネジタップ132aが形成され、ビスによってモータケース160が固定される。更に、モータ側ブラケット130の内部には、パワー素子用基板170を収容させ、当該パワー素子用基板170は、モータ側ブラケット130の底面に積層される。即ち、パワー素子用基板170は、駆動軸114の放熱側DHに配置される。これにより、モータユニット100がギヤ側ブラケット252に固定されると、モータ側ブラケット130の底面とギヤ側ブラケット252とが当接し、パワー半導体装置175a〜175d,175kで生じた熱量が当接面を介してキヤボックス250へ効果的に伝達される。かかるモータ側ブラケット130は、高い伝熱性能を具備する材質を用いるのが好ましい。高い伝熱性能を具備する材質とは、例えば、アルミ、銅、及び、これらの合金であるのが好ましい。また、これに限らず、鉄を母材とする金属製材料を用いても良い。
The motor-
加えて、モータ側ブラケット130には、ベアリングホルダーBHが形成され、当該ベアリングホルダーBHには、ベアリングBRの外輪が装着される。ベアリングBRは、圧入または焼嵌め等の工法によって装着される。一方、ベアリングBRの内輪は、圧入等によって駆動軸114に固定され、これにより、当該駆動軸114は、モータ側ブラケットに対して回動自在に軸支される。尚、本実施の形態では、ベアリングBRを軸受として耐久性の向上を図っているが、これに限らず、すべり軸受等を採用しても良い。
In addition, a bearing holder BH is formed on the
ベアリングBRを収容させるベアリングホルダーBHは、モータ側ブラケット130の放熱側DHに形成され、且つ、ベアリングBRは、パワー素子用基板170よりも放熱側DHの位置からモータ側DMへ向かって挿入され、ベアリングホルダーBHに装着されるのが好ましい。これにより、ベアリングホルダの開口部は、モータ側ブラケット130の外周面側に配され、ベアリングBRは、取替作業又は修繕作業を行なう際、モータ側ブラケット130の内部の回路を分解する必要がなくなる。また、かかるモータ側ブラケット130は、ギヤボックス250から取り外すと、ベアリングBRの状態を目視することが可能となり、当該ベアリングBRが故障しているか否かの判断を容易に行うことが可能となる。
The bearing holder BH that accommodates the bearing BR is formed on the heat radiation side DH of the
尚、本実施の形態では、ベアリングBR(すべり軸受であっても良い)を用いるため、軸受をモータ側ブラケット130に装着させる場合、圧入を行なうこととすると、モータ側ブラケット130の底部には衝撃によってパワー半導体素子を破損させる惧れがある。また、焼嵌めを行なうこととすると、熱応力によってパワー素子用基板170を変形させ、ブリッジ回路等の機能を損なわせてしまうとの惧れもある。そこで、かかる問題を回避させるため、モータ側ブラケット130とパワー素子用基板170との積層構造は、以下の構成とされるのが好ましい。
In this embodiment, since the bearing BR (which may be a slide bearing) is used, when the bearing is mounted on the
図7は、パワー素子用基板の積層構造が示されている。先ず、図7(a)を参照して、エポキシ層を具備するパワー素子用基板について説明する。かかるパワー素子用基板170は、図示の如く、金属基板171aとエポキシ層172aとプリント配線173aとから構成される。このうち、金属基板171aは、アルミの板材であっても良く、この他、熱伝導率の高い金属製合金であっても良い。エポキシ層172aは、エポキシ樹脂が金属基板171aの表面に積層され、板厚t1の絶縁層を形成させる。プリント配線173aは、適宜な配線パターンに形成され、エポキシ層172aに積層される。
FIG. 7 shows the laminated structure of the power element substrate. First, with reference to Fig.7 (a), the board | substrate for power elements which comprises an epoxy layer is demonstrated. As shown in the figure, the
また、プリント配線173aには、半田層174を介してパワー半導体素子175が積層され、当該パワー半導体素子175には、ボンディングワイヤが適宜に接続される。かかるパワー半導体素子175は、プリント配線173a及び半田層174を介して電力が供給され、入力される信号によって、当該電力に応じた電流を断続させる。 A power semiconductor element 175 is stacked on the printed wiring 173a via a solder layer 174, and a bonding wire is appropriately connected to the power semiconductor element 175. The power semiconductor element 175 is supplied with electric power through the printed wiring 173a and the solder layer 174, and interrupts a current corresponding to the electric power according to an input signal.
更に、エポキシ層を具備するパワー素子用基板170は、放熱性グリス201を介してモータ側ブラケット130に積層される。かかる放熱性グリス201は、シリコン等の熱伝導率の高い材質が用いられ、金属基板171aに伝達された熱量をモータ側ブラケット130へ伝達させる。放熱性グリス201は、半流動体とされるため、モータ側ブラケット130に加えられた衝撃を緩和させ、パワー半導体素子175を保護する役割を担う。
Further, the
尚、エポキシ層を具備するパワー素子用基板170にあっては、エポキシ樹脂の熱抵抗が高いため、エポキシ層172aの板厚t1を薄くするとにより、熱抵抗の低減を図っている。そして、かかる如く熱抵抗を抑えることにより、パワー半導体素子175で発生した熱量は、モータ側ブラケット130へと効果的に伝達されることとなる。
In the
次に、図7(b)を参照して、金属セラミック基板を用いた場合のパワー素子用基板について説明する。かかるパワー素子用基板170は、図示の如く、金属セラミック基板172bとプリント配線173bとから構成され、更に、金属セラミック基板172bの下層に銅のメッキ層171bが積層されている。このうち、金属セラミック基板172bは、アルミナ又は窒化アルミ等が用いられ、この他、熱伝導率の高いセラミック製の金属基板が用いられる。かかる金属セラミック基板172bは、絶縁層を形成させる材質であるが、熱伝導率が高いため、上述したエポキシ層の板厚と比較すると厚い板厚t2(>t1)に設定することが可能である。尚、プリント配線173bは、適宜な配線パターンに形成され、金属セラミック基板173bに積層される。
Next, with reference to FIG.7 (b), the board | substrate for power elements at the time of using a metal ceramic board | substrate is demonstrated. As shown in the figure, the
また、プリント配線173bには、上述同様、半田層174を介してパワー半導体素子175が積層され、当該パワー半導体素子175には、ボンディングワイヤが適宜に接続される。 Similarly to the above, a power semiconductor element 175 is stacked on the printed wiring 173b via a solder layer 174, and a bonding wire is appropriately connected to the power semiconductor element 175.
更に、金属セラミック基板を用いたパワー素子用基板170は、高伝熱性の接着剤202を介してモータ側ブラケット130に積層される。かかる高伝熱性の接着剤202は、放熱性グリスと同様、シリコーン樹脂等の熱伝導率の高い材質が用いられる。また、接着剤202は、固形化された後の弾性係数がモータ側ブラケット130の材質及びパワー素子用基板(金属セラミック)よりも大きい値であることが好ましい。これにより、ベアリングBRをモータ側ブラケット130に圧入させる際、パワー素子用基板に加えられる衝撃が緩和され、パワー半導体素子175の保護が図られる。尚、ベアリングBRを焼嵌めさせる際にあっても、熱応力による歪みが接着剤202によって緩和されるので、パワー素子用基板170の機能が守られる。
Further, a
図7(b)におけるパワー素子用基板170にあっては、金属セラミック基板の熱伝導率が高いため、金属セラミック基板の熱抵抗は、当該金属セラミック基板の板厚t2の影響を殆ど受けることなく、低値に抑えることが可能とされる。従って、パワー半導体素子175で発生した熱量は、金属セラミック基板の板厚t2による熱抵抗の影響を抑えた上で、当該熱量がモータ側ブラケット130へと効果的に伝達されることとなる。
In the
尚、かかる絶縁層では、一方がプリント配線の電流によって所定の電位が与えられ、他方がグランドに接続されるので、両端に電荷が帯電することとなり、これにより、所定の結合容量が発生する。そして、かかる結合容量は、絶縁層の層間距離に反比例する値をとるため、以下の問題を生じる。 In such an insulating layer, one side is given a predetermined potential by the current of the printed wiring and the other side is connected to the ground, so that charges are charged at both ends, thereby generating a predetermined coupling capacitance. And since this coupling capacity takes a value inversely proportional to the interlayer distance of the insulating layer, the following problems occur.
図8は、絶縁層に生じるインピーダンスに係る周波数特性が示されている。尚、同図には、エポキシ層による絶縁層の周波数特性が曲線Crv1で示され、金属セラミック基板による絶縁層の周波数特性が曲線Crv2で示されている。また、周波数帯f1は、パワー半導体素子175の駆動周波数を示す。 FIG. 8 shows frequency characteristics related to impedance generated in the insulating layer. In the figure, the frequency characteristic of the insulating layer by the epoxy layer is shown by a curve Crv1, and the frequency characteristic of the insulating layer by the metal ceramic substrate is shown by a curve Crv2. The frequency band f1 indicates the driving frequency of the power semiconductor element 175.
エポキシ樹脂を積層させたパワー素子用基板は、エポキシ樹脂の板厚t1が薄く形成されるので、絶縁層の層間距離が少なくなり、結合容量C1は大きくなる。そして、曲線Crv1では、結合容量C1が大きくなると、使用する周波数f1でインピーダンスが減少し、エポキシ樹脂による絶縁機能が低下することを示している。従って、エポキシ樹脂を積層させたパワー素子用基板では、プリント配線173aからモータ側ブラケット130に電流が漏れ、パワー半導体素子175の動作が不安定となる。
In the power element substrate on which the epoxy resin is laminated, the thickness t1 of the epoxy resin is thin, so that the interlayer distance between the insulating layers is reduced and the coupling capacitance C1 is increased. The curve Crv1 shows that when the coupling capacitance C1 increases, the impedance decreases at the frequency f1 to be used, and the insulating function by the epoxy resin decreases. Therefore, in the power element substrate on which the epoxy resin is laminated, current leaks from the printed wiring 173a to the
これに対し、金属セラミックから成るパワー素子用基板の積層構造では、絶縁層の板厚t2を適宜に調整することにより、以下の如く、結合容量に係る問題を解消させている。即ち、金属セラミック基板172bの板厚t2は、熱抵抗が低いので、エポキシ樹脂の板厚t1よりも厚くすることが可能である。この場合、金属セラミック基板を用いたパワー素子用基板は、十分な厚さの絶縁層を確保できるので、絶縁層の層間距離が長くなり、この場合の結合容量C2は小さくなる。そして、曲線Crv2では、結合容量C2が小さくなると、使用する周波数f1でのインピーダンスが上昇し、金属セラミックによる絶縁機能が向上することが示されている。従って、金属セラミック基板を用いたパワー素子用基板では、プリント配線173bとモータ側ブラケット130との絶縁が保障され、パワー半導体素子175の動作が安定する。
On the other hand, in the laminated structure of the power element substrate made of metal ceramic, the problem relating to the coupling capacitance is solved as follows by appropriately adjusting the thickness t2 of the insulating layer. That is, the plate thickness t2 of the metal ceramic substrate 172b has a low thermal resistance and can be made thicker than the plate thickness t1 of the epoxy resin. In this case, since the power element substrate using the metal ceramic substrate can secure an insulating layer having a sufficient thickness, the interlayer distance between the insulating layers becomes long, and the coupling capacitance C2 in this case becomes small. The curve Crv2 shows that when the coupling capacitance C2 is reduced, the impedance at the frequency f1 to be used is increased, and the insulating function by the metal ceramic is improved. Therefore, in the power element substrate using the metal ceramic substrate, the insulation between the printed wiring 173b and the
上述の如く、窒化アルミ又はアルミナ等の金属セラミック基板をパワー素子用基板として用いると、当該パワー素子用基板の板厚を厚くしても熱抵抗を抑えることができるので、本実施の形態に係るパワー素子用基板では、絶縁層とされる金属セラミック基板の板厚を適宜に厚くし、結合容量を低下させることが可能となる。即ち、かかる構成とされたパワー素子用基板では、結合容量の低下に応じて絶縁区間のインピーダンスが高くなるので、プリント配線とモータ側ブラケットとの間の絶縁が保障され、これにより、パワー素子用基板に実装された電気的素子の安定動作が実現される。 As described above, when a metal ceramic substrate such as aluminum nitride or alumina is used as the power element substrate, the thermal resistance can be suppressed even if the thickness of the power element substrate is increased. In the power element substrate, it is possible to appropriately increase the thickness of the metal ceramic substrate serving as the insulating layer to reduce the coupling capacity. That is, in the power element substrate having such a configuration, the impedance of the insulation section increases as the coupling capacitance decreases, so that the insulation between the printed wiring and the motor side bracket is ensured. Stable operation of the electrical element mounted on the substrate is realized.
図5及び図6に戻り、制御装置150及び配電部140の構成について説明する。
Returning to FIG. 5 and FIG. 6, the configuration of the
制御装置150は、図示の如く、制御基板153を収容させており、制御基板153は、制御回路151を構成する弱電性の電気的素子を実装させている。かかる制御基板153は、パワー素子用基板170から独立した状態で設けられるので、当該制御装置150における放熱機構の構成が極力省略され、制御基板153及び当該制御装置150の小型化が実現される。また、フィルター回路等の構成も排除されるので、これによっても、制御装置150の小型化が図られる。
As shown in the figure, the
配電部140は、図5に示す如く、電力端子141と制御用端子群142と電路用端子群145と電路用回路とが配備されている。このうち、電力端子141は、端子部と絶縁性のコネクタ構造とから成り、端子部は、端子Vb及びGND等が設けられる。また、制御用端子群142は、制御基板に設けられた端子と電気的に接続される。かかる制御用端子群142は、配電部140に制御装置150が接続されると、図6に示す如く、一端が制御側端子152を介して制御基板153に接続され、他端が制御用鉛直端子176を介してパワー素子用基板170のプリント配線に接続される。更に、電路用端子群145は、モータ側ブラケット130に配電部140及びブラシアセンブリ111bが組み付けられると、図示の如く、一端がブラシ用端子111dを介してブラシ素子112に接続され、他端が電路用鉛直端子177を介してパワー素子用基板170のプリント配線に接続され、これにより、電路177c及び177dの役割を担う。電路用回路は、電路に介挿された回路であって、回路基板にフィルター素子144a,144b及びリレー回路180が適宜に実装されている。尚、フィルター素子とは、電解コンデンサ、フィルムコンデンサ、コイル等の比較的大型の素子を指す。即ち、配電部140に大型の電気的素子を集約させることにより、制御基板153の更なる小型化が可能となる。
As shown in FIG. 5, the
また、かかる配電部140は、制御基板153とパワー素子用基板170との間に配置されるのが好ましい。これにより、配電部140は、パワー半導体素子に中継させる強電電力と制御基板153で用いられる弱電電力を分配させ、これにより、制御基板153とパワー素子用基板170とを物理的に独立させることが可能となる。また、当該配電部140は、ハーネスを用いずに各々の端子群によって短い経路の電路177a〜177b等を構成させるため、寄生インダクタンスの影響が少なくなり、フィルター回路144の素子体格を小さくすることが可能となる。即ち、配電部140は、フィルター回路144の小型化に伴い、当該配電部の筐体が小型化される。
The
また、配電部140は、当該制御装置150とパワー素子用基板170との物理的距離を形成させるので、パワー素子用基板170で発生した熱量は、制御基板153へ伝達され難くなり、制御基板153は、良好な温度環境の下で、誤動作を伴わない制御信号を出力させることが可能となる。また、フェールセーフによる緊急停止の危険度が低下するので、電動パワーステアリング装置200では、アシストトルクを安定的に供給させることが可能となる。
Further, since the
本実施の形態に係るモータユニット100によると、ベアリングBRを取り付けるモータ側ブラケット130が小型化されるので、当該ベアリングBRの取付作業が容易となる。また、モータ側ブラケット130が小型化されるので、モータユニット100の装置全体が小さくなり、生産ラインにおける固定治具の小型化を実現できる。
According to the
また、モータ側ブラケット130に取り付けられるベアリングBRは、当該モータ側ブラケット130の外部から取付られるので、モータユニット100の煩雑な分解作業を行なうことなく、当該ベアリングBRの取り外し作業が可能となる。
In addition, since the bearing BR attached to the
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置200によると、当該電動パワーステアリング装置200からモータユニット100を取り外しただけで、ベアリングBRの状態を目視することが可能となり、これにより、モータ側ブラケット130に固定されたベアリングBRの故障判断が容易となる。
According to the electric
100 電動パワーステアリング用モータユニット
200 電動パワーステアリング装置
EM 電動モータ
175 電力変換部
130 モータ側ブラケット
153 制御基板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ベアリングを収容させるベアリングホルダーは、前記モータ側ブラケットのうちギヤボックス構造部との当接面に形成され、当該ギヤボックス構造部との当接面からモータ側へ向かって前記ベアリングを装着させており、
前記パワー素子用基板は、接着樹脂またはグリスを介して前記モータ側ブラケットに積層され、
前記接着樹脂または前記グリスは、前記モータ側ブラケットの材質及び前記パワー素子用基板の材質よりも弾性係数が高いことを特徴とする電動パワーステアリング用モータユニット。 An electric motor for generating a driving torque on a driving shaft in accordance with a turning operation of a built-in rotor, and a power semiconductor element for converting the input electric power to drive the electric motor A power conversion unit that outputs driving power, a power element substrate on which the power semiconductor element is mounted, a motor side bracket that accommodates the power element substrate, and the motor side bracket that is mounted on the motor side bracket rotate the driving shaft. A motor unit for electric power steering , comprising: a bearing that freely supports a shaft; and a control board that is provided independently of the motor side bracket and outputs a control signal of the power semiconductor element .
The bearing holder for housing the bearing is formed on a contact surface with the gear box structure portion of the motor side bracket, and the bearing is mounted from the contact surface with the gear box structure portion toward the motor side. And
The power element substrate is laminated on the motor side bracket via an adhesive resin or grease.
The motor unit for electric power steering, wherein the adhesive resin or the grease has a higher elastic coefficient than the material of the motor side bracket and the material of the power element substrate.
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